一种固结实验中同步测读电阻率不规则因子测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种固结实验中同步测读电阻率不规则因子测试系统，在固结仪水平方向、垂直方向上分别放置电极，主要包括数据采集探测器、数据采集控制模块、工控模块。该系统能自动采集土样在固结压缩过程中土体的沉降量及其电阻率不规则因子，实时用图形显示并保存数据，系统能将土样固结沉降与其内在的结构变化情况有机结合。此外，该系统能拓展应用到直剪实验中，能将土样直剪过程的剪切变形与其内在的结构变化情况有机结合，从而揭示土样直剪变形的内在结构变化机理。本实用新型专利技术操作简便可靠、测读方便快捷、连续无损且实时测读的电阻率不规则因子与土样固结压缩变形的内在结构变化能有机结合。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于土工常规实验(固结实验和一维蠕变实验)领域，涉及一种固结实验和一维蠕变实验中同步测读电阻率不规则因子测试系统。
技术介绍
目前，土工固结实验和一维蠕变实验，多为人工读取压缩量、蠕变量，虽然近几年来，也有能自动采集压缩变形、蠕变变形的固结仪器，但到目前为止，固结实验或一维蠕变实验能同步连续自动采集压缩变形、蠕变变形量和其相应的结构指标的测读仪器，还未见报道。岩土电阻率是岩土固有特性参数之一。一些学者的研究成果表明，岩土电阻率可很好地反映岩土结构性及其变化情况近年来，国外有些专家学者开始探索应用电阻率不规则因子技术来监测岩土体的变形过程，揭示其变形过程中的内在结构变化机理。比如，Jackson等[3]将电阻率不规则因子定义为Apt= (ρ「Ρο)/Ρ。，其中Λ PtS电阻率不规则因子，P 0> P t分别为初始电阻率和实时电阻率；通过历时18个月电阻率不规则因子的现场测试，监测出路堤中的异常状况。Samouelian等M通过测试黄土块在干湿循环产生裂隙过程中，不同方向和深度上的电阻率变化，得到了土块的裂隙发展和发育规律。尽管目前国内外尚未发现电阻率不规则因子应用于固结实验和一维蠕变实验的研究报道，但上述工作表明，电阻率不规则因子具备表征和测定土样变形过程中的结构变化的良好研究基础，这是本技术研究的基本出发点。参考文献:[I]Samouelian a, b,1.Cousin a,A.Tabbagh c,A.Bruand d,G.Richard e,2005,Electrical resistivity survey insoil science:a review[J], Soil and TillageResearch,83(2): 173-193[2] Tabbagh, A.，Dabas, M.，Hesse, A.，Panissod, C., 2000, Soil resistivity:anon-1nvasive tool to map soilstructure horizonation[J], Geoderma 97,393-404.[3] Jackson, P.D., Northmore, K.J., Me I drum, P.1., Gunn, D.A., Hal lam, J.R.,Wambura, J., Wangusi, B., Ogutu, G.,2002.Non-1nvasive moisture monitoring withinan earth embankment-a precursor to failure[J].NDT&E Int.35.107-115.[4] Samouelian, A., Cousin, 1., Richard, G., Tabbagh, A., Bruand, A.,2003，Electrical resistivity imaging fordetecting soil cracking at the centimetricscale [J], Soil Sc1.Soc.J.Am.67:1319-1326.关于土样的水平和垂直电阻值的测读:在现实中，欲求得微弱的电阻变化，一般通过电桥电路来实现。目前电阻率测定仪都是通过调节电桥平衡后，利用电桥平衡公式来求得土体的电阻。但是调节电桥平衡需要手动操作，不利于自动采集
技术实现思路
本技术的目的，在于提供一种固结实验中同步测读电阻率不规则因子测试系统，旨在克服当下常规土工固结实验仪的以下几点不足:1)压缩变形量和蠕变变形不能自动采集。2)对土样压缩、蠕变过程中的内在结构变化情况未能进行同步、连续测读。3) 土样的变形、蠕变特性与其内在的结构变化情况未能有机结合。4)目前电阻率测定仪都是通过调节电桥平衡后，利用电桥平衡公式来求得土体的电阻。但是调节电桥平衡需要手动操作，不利于自动采集。本技术特点:在土工固结实验和一维蠕变实验过程中，该系统能同步、自动、连续、无损地采集土样的压缩变形、蠕变变形和电阻率不规则因子，且将土样压缩变形蠕变特性与其内在的结构变化情况有机结合，从而揭示土样固结变形和蠕变变形的内在结构变化机理。另外，系统采用非平衡电桥来测量土体的水平和垂直电阻值，可解决目前电阻率测定仪调节电桥平衡需要手动操作，不利于自动采集的问题。本技术是这样实现的，一种固结实验中同步测读电阻率不规则因子测试系统，在固结仪水平方向、垂直方向上分别放置电极；该测试系统包括:用于采集固结实验和一维蠕变实验中土样的水平电阻信号及垂直电阻信号，并对所采集的水平电阻信号及垂直电阻值信号进行输出的数据采集探测器；与所述数据采集探测器相连接，用于接收所述数据采集探测器输出的水平电阻值信号及垂直电阻值信号，根据非平衡电桥原理计算出土样固结或蠕变过程中的水平电阻值及垂直电阻值，并对计算出的水平电阻值及垂直电阻值以电信号的形式进行输出的数据采集控制模块；与所述数据采集控制模块相连接，用于接收所述数据采集控制模块输出的水平电阻值及垂直电阻值，根据所测试土体的水平电阻值及垂直电阻值计算获得电阻率不规则因子，并根据电阻率不规则因子反映土样的结构性变化的工控模块。进一步，所述测试系统采用绝缘处理，与土样接触部分全部为非金属材料。进一步，所述测试系统采用不平衡电桥、大功率交流电源发生器。进一步，所述数据采集探测器通过屏蔽线与所述数据采集控制模块相连接，所述数据采集控制模块通过屏蔽线与所述工控模块相连接。进一步，所述数据采集探测器包括:水平圆柱状石墨电极、垂直圆柱状石墨电极，温度传感器、位移传感器；所述水平圆柱状石墨电极安装在试样水平方向的两端，垂直圆柱状石墨电极安插在土样垂直方向的上下两端位置上，所述温度传感器设置在所述试样帽根基处，所述电极及温度传感器通过屏蔽线与所述数据采集控制模块相连接，所述位移传感器设置在定位杆上。进一步，所述数据采集控制模块进一步包括:交流电源发生器、交直流转换电路、不平衡电桥、多档切换开关、信号调理电路、USB数据采集卡等组成；所述交流电源发生器与所述交直流转换电路相连接，所述交直流转换电路与所述不平衡电桥相连接，所述不平衡电桥分别与所述多档切换开关及信号调理电路相连接。本技术提供的一种固结实验中同步测读电阻率不规则因子测试系统，数据采集探测器自动采集试样在固结实验或一维蠕变实验过程中的的水平电阻信号及垂直电阻信号，数据采集控制模块根据非平衡电桥原理计算出试样的水平电阻值及垂直电阻值，工控模块根据所测试试样的水平电阻值及垂直电阻值计算获得电阻率不规则因子，进而实时监测试样在固结压缩过程或一维蠕变过程中的内在结构变化情况，从而构建土样的应力应变结构性本构模型和一维蠕变应力应变结构性本构模型。本技术能连续贯穿于固结实验或一维蠕变实验的始终，能自动采集在固结压缩和一维蠕变过程中土体的压缩量和蠕变量及其电阻率不规则因子，且能实时用图形显示并保存数据，数据可用excel打开并分析。本技术操作简便可靠、测读方便快捷、连续无损、成本低廉、易于推广等特点，且实时测读的电阻率不规则因子与土样固结压缩变形和蠕变特性的内在结构变化能有机结合。此夕卜，该系统能拓展应用到直剪实验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固结实验中同步测读电阻率不规则因子测试系统，其特征在于，在固结仪水平方向、垂直方向上分别放置电极；该测试系统包括：用于采集固结实验和一维蠕变实验中土样的水平电阻信号及垂直电阻信号，并对所采集的水平电阻信号及垂直电阻值信号进行输出的数据采集探测器；与所述数据采集探测器相连接，用于接收所述数据采集探测器输出的水平电阻值信号及垂直电阻值信号，根据非平衡电桥原理计算出土样固结或蠕变过程中的水平电阻值及垂直电阻值，并对计算出的水平电阻值及垂直电阻值以电信号的形式进行输出的数据采集控制模块；与所述数据采集控制模块相连接，用于接收所述数据采集控制模块输出的水平电阻值及垂直电阻值，根据所测试土体的水平电阻值及垂直电阻值计算获得电阻率不规则因子，并根据电阻率不规则因子反映土样的结构性变化的工控模块。

【技术特征摘要】
1.一种固结实验中同步测读电阻率不规则因子测试系统，其特征在于，在固结仪水平方向、垂直方向上分别放置电极；该测试系统包括: 用于采集固结实验和一维蠕变实验中土样的水平电阻信号及垂直电阻信号，并对所采集的水平电阻信号及垂直电阻值信号进行输出的数据采集探测器； 与所述数据采集探测器相连接，用于接收所述数据采集探测器输出的水平电阻值信号及垂直电阻值信号，根据非平衡电桥原理计算出土样固结或蠕变过程中的水平电阻值及垂直电阻值，并对计算出的水平电阻值及垂直电阻值以电信号的形式进行输出的数据采集控制丰旲块; 与所述数据采集控制模块相连接，用于接收所述数据采集控制模块输出的水平电阻值及垂直电阻值，根据所测试土体的水平电阻值及垂直电阻值计算获得电阻率不规则因子，并根据电阻率不规则因子反映土样的结构性变化的工控模块。2.如权利要求1所述的固结实验中同步测读电阻率不规则因子测试系统，其特征在于，所述测试系统采用绝缘处理，与土样接触部分全部为非金属材料制成的结构。3.如权利要求1所述的固结实验中同步测读电阻率不规则因子测试系统，其特征在于，所述测试系统采用不平衡电桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：于小娟，施建勇，秦建香，苏瑛，张荣兰，钱俊，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：实用新型
国别省市：